Биохимические и молекулярно-генетические показатели воспаления и апоптоза при циррозе печени как исходе про- грессирования неалкогольного стеатогепатита
Биохимические и молекулярно-генетические показатели воспаления и апоптоза при циррозе печени как исходе про- грессирования неалкогольного стеатогепатита
Курбатова И.В., Топчиева Л.В., Дуданова О.П., Шиповская А.А. Биохимические и молекулярно-генетические показатели воспаления и апоптоза при циррозе печени как исходе прогрессирования неалкогольного стеатогепатита. Терапевтический архив. 2019; 91 (4): 21–27. DOI: 10.26442/00403660.2019.04.000057
________________________________________________
Kurbatova I.V., Topchieva L.V., Dudanova O.P., Shipovskaya A.A. Biochemical and molecular-genetic indicators of inflammation and apoptosis in liver cirrhosis as an outcome of the progression of non-alcoholic steatohepatitis. Therapeutic Archive. 2019; 91 (4): 21–27. DOI: 10.26442/00403660.2019.04.000057
Биохимические и молекулярно-генетические показатели воспаления и апоптоза при циррозе печени как исходе про- грессирования неалкогольного стеатогепатита
Курбатова И.В., Топчиева Л.В., Дуданова О.П., Шиповская А.А. Биохимические и молекулярно-генетические показатели воспаления и апоптоза при циррозе печени как исходе прогрессирования неалкогольного стеатогепатита. Терапевтический архив. 2019; 91 (4): 21–27. DOI: 10.26442/00403660.2019.04.000057
________________________________________________
Kurbatova I.V., Topchieva L.V., Dudanova O.P., Shipovskaya A.A. Biochemical and molecular-genetic indicators of inflammation and apoptosis in liver cirrhosis as an outcome of the progression of non-alcoholic steatohepatitis. Therapeutic Archive. 2019; 91 (4): 21–27. DOI: 10.26442/00403660.2019.04.000057
Цель исследования. Сравнительный анализ комплекса клинико-лабораторных показателей (в том числе содержания цитокинов в плазме крови и уровня экспрессии генов TNF, IL6 в периферических лейкоцитах), а также уровня биохимических и молекулярно-генетических показателей апоптоза, таких как содержание тканевого полипептид-специфического антигена – ТПС – в крови, активность каспаз 3, 8 и 9 и уровень экспрессии кодирующих их генов в лейкоцитах периферической крови) у пациентов с неалкогольной жировой болезнью печени (НАЖБП) – c неалкогольным стеатогепатитом (НАСГ) разной активности, циррозом печени (ЦП) классов А и В и у доноров контрольной группы. Материалы и методы. Обследовано 158 пациентов с НАЖБП: 116 больных с диагнозом НАСГ, установленным впервые (НАСГ слабой, умеренной и высокой активности) и 42 – с диагнозом НАЖБП на стадии ЦП, установленным впервые (ЦП классов А и В по Чайлд-Пью). Контрольную группу составили 54 здоровых донора. Оценивали клинические, биохимические показатели крови, цитокиновый профиль, содержание тканевого полипептид-специфического антигена, уровень транскрипции генов TNF, IL6 и генов каспаз, а также активность каспаз в лейкоцитах периферической крови (ЛПК). Результаты и обсуждение. При прогрессировании НАСГ в ЦП, наряду с изменениями общеклинической картины, изменяется цитокиновый профиль за счет повышения уровня интерлейкина-6 (ИЛ-6) и ИЛ-1β; в ЛПК увеличивается активность каспазы 9 и снижается активность каспазы 8 по сравнению с НАСГ, снижается уровень экспрессии гена TNF по сравнению с НАСГ высокой активности. Данные показатели можно рассматривать в качестве перспективных малоинвазивных маркеров прогрессирования НАЖБП в ЦП. Заключение. При неалкогольном ЦП как исходе прогрессирования НАСГ изменения клинических показателей, свидетельствующие о развитии печеночно-клеточной недостаточности, нарушении белкового и липидного обменов, прогрессирующем воспалении, сопровождаются специфическими изменениями уровней биохимических и молекулярно-генетических показателей апоптоза и воспаления. При прогрессировании НАСГ в ЦП изменяется цитокиновый профиль за счет повышения уровней провоспалительных цитокинов, в ЛПК имеет место усиление процессов апоптоза, запускаемых по внутреннему пути, и снижение активности апоптоза, активируемого по внешнему пути.
Aim. A comparative analysis of the complex of clinical and laboratory indicators (including the content of cytokines in blood plasma and the level of expression of TNF and IL6 genes in peripheral leukocytes, as well as the level of biochemical and molecular-genetic indicators of apoptosis, such as the content of tissue polypeptide-specific antigen (TPS) in the blood, the activity of caspases 3, 8 and 9 and the expression level of the encoding genes in peripheral blood leukocytes) in patients with non-alcoholic fatty liver disease (NAFLD) with non-alcoholic steatohepatitis (NASH) of different activity, liver cirrhosis (LC) classes A and B and in the donors of control group. Materials and methods. 158 patients with NAFLD were examined: 116 patients with NASH diagnosed for the first time (NASH of weak, moderate and high activity) and 42 patients with the NAFLD at the stage of liver cirrhosis diagnosed for the first time (classes A and B according to the Child-Pugh classification). The control group consisted of 54 healthy donors. The clinical blood biochemistry, cytokine profile, tissue polypeptide-specific antigen content, the level of the TNF, IL6 gene and caspase gene transcription as well as caspase activity in peripheral blood leukocytes (PBL) were evaluated. Results and discussion. In the progression of NASH to LC, together with changes in general clinical parameters, the cytokine profile are changed due to an increase in the level of IL-6 and IL-1β; in peripheral leukocytes, the activity of caspase 9 increases and the activity of caspase 8 decreases compared to NASH, and the level of the TNF gene expression decreases as compared to NASH of high activity. These parameters can be considered as promising minimally invasive markers of progression of NAFLD to LC. Conclusion. In nonalcoholic cirrhosis as an outcome of the progression of non-alcoholic steatohepatitis changes in clinical parameters (indicating the development of hepatocellular deficiency, violation of protein and lipid metabolism, progressive inflammation) are accompanied by specific changes in levels of biochemical and molecular-genetic indicators of apoptosis and inflammation. With the progression of NASH to LC, the cytokine profile changes due to an increase in the level of proinflammatory cytokines, the apoptosis processes triggered by the internal pathway increase and the activity of apoptosis activated via the external pathway decreases in PBL.
1. Adams LA, Ratziu V. Non-alcoholic fatty liver – perhaps not so benign. J Hepatol. 2015;62(5):1002-4. doi: 10.1016/j.jhep.2015.02.005
2. Liu B, Balkwill A, Reeves G, Beral V; Million Women Study Collaborators. Body mass index and risk of liver cirrhosis in middle aged UK women: prospective study. BMJ. 2010;340:с912. doi: 10.1136/bmj.c912
3. Ивашкин В.Т., Маевская М.В. Лечение осложнений цирроза печени: методические рекомендации для врачей. М.: Литтерра; 2011 [Ivashkin VT, Maevskaya MV. Lechenie oslozhnenii tsirroza pecheni: metodicheskie rekomendatsii dlya vrachei [Treatment of liver cirrhosis complications: methodical recommendations for doctors]. Moscow: Litterra; 2011 (In Russ.)].
4. Ивашкин В.Т., Маевская М.В., Павлов Ч.С., Федосьина Е.А., Бессонова Е.Н., Пирогова И.Ю., Гарбузенко Д.В. Клинические рекомендации Российского общества по изучению печени и Российской гастроэнтерологической ассоциации по лечению осложнений цирроза печени. Российский журнал гастроэнтерологии, гепатологии, колопроктологии. 2016;26(4):71-102 [Ivashkin VT, Mayevskaya MV, Pavlov ChS, Fedosyina YeA, Bessonova YeN, Pirogova IYu, Garbuzenko DV. Treatment of liver cirrhosis complications: Clinical guidelines of the Russian Scientific Liver Society and Russian gastroenterological association. Rossiiskii Zhurnal Gastroenterologii, Gepatologii, Koloproktologii = The Russian Journal of Gastroenterology, Hepatology, Coloproctology. 2016;26(4):71-102 (In Russ.)]. doi: 10.22416/1382-4376-2016-4-71-102
5. Дуданова О.П., Шиповская А.А., Курбатова И.В., Ларина Н.А. Неалкогольная жировая болезнь печени: патогенез, клинические проявления, методы диагностики и лечения. Петрозаводск: Изд-во ПетрГУ; 2017 [Dudanova OP, Shipovskaya AA, Kurbatova IV, Larina NA. Nealkogol'naya zhirovaya bolezn' pecheni: patogenez, klinicheskie proyavleniya, metody diagnostiki i lecheniya [Non-alcoholic fatty liver disease: pathogenesis, clinical manifestations, methods of diagnosis and treatment]. Petrozavodsk: Publishing house of PetrSU; 2017 (In Russ.)].
6. Курбатова И.В., Дуданова О.П. Особенности некротически-воспалительного процесса при разных формах неалкогольной жировой болезни печени. Терапевтический архив. 2017;89(2):52-8 [Kurbatova IV, Dudanova OP. Features of a necrotic and inflammatory process in different forms of nonalcoholic fatty liver disease. Ther Arch. 2017;89(2):52-8 (In Russ.)]. doi: 10.17116/terarkh201789252-58
7. Brunt EM, Janney CG, Diisceglie AM, Neuschwander-Tetri BA, Bacon BR. Nonalcoholic steatohepatitis: a proposal for grading and staging the histological lesions. Am J Gastroenterol. 1999;94(9):2467-74. doi: 10.1111/j.1572-0241.1999.01377.x
8. Child CG, Turcotte JG. Surgery and portal hypertension. Major Probl Clin Surg. 1964;1:1-85.
9. Pugh RN, Murray-Lyon IM, Dawson JL, Pietroni MC, Williams R. Transection of the oesophagus for bleeding oesophageal varices. Brit J Surg. 1973;60(8):646-9. doi: 10.1002/bjs.1800600817
10. Livak KJ, Schmittgen TD. Analysis of relative gene expression data using Real-Time quantitative PCR and the 2-∆∆CT method. Methods. 2001;25(4):402-8. doi: 10.1006/meth.2001.1262
11. Pinto JP, Dias V, Zoller H, Porto G, Carmo H, Carvalho F, de Sousa M. Hepcidin messenger RNA expression in human lymphocytes. Immunology. 2010;130(2):217-30. doi: 10.1111/j.1365-2567.2009.03226.x
12. Wang F, Xu L, Feng X, Guo D, Tan W, Zhang M. Interleukin-29 modulates proinflammatory cytokine production in synovial inflammation of rheumatoid arthritis. Arthritis Res Ther. 2012;14(5):R228. doi: 10.1186/ar4067
13. Braunersreuther V, Viviani GL, Mach F, Montecucco F. Role of cytokines and chemokines in non-alcoholic fatty liver disease. World J Gastroenterol. 2012;18(8):727-35. doi: 10.3748/wjg.v18.i8.727
14. Neuman MG, Cohen LB, Nanau RM. Biomarkers in nonalcoholic fatty liver disease. Can J Gastroenterol Hepatol. 2014;28(11):607-18. doi: 10.1155/2014/757929
15. Yilmaz Y. Systematic review: caspasecleaved fragments of cytokeratin 18 (the promises and challenges of a biomarker for chronic liver disease. Aliment Pharmacol Ther. 2009;30(11-12):1103-9. doi: 10.1111/j.1365-2036.2009.04148.x
16. Singh S, Allen AM, Wang Z, Prokop LJ, Murad MH, Loomba R. Fibrosis progression in nonalcoholic fatty liver vs nonalcoholic steatohepatitis: a systematic review and meta-analysis of paired-biopsy studies. Clin Gastroenterol Hepatol. 2015;13(4):643-54. doi: 10.1016/j.cgh.2014.04.014
17. Kawanaka M, Nishino K, Nakamura J, Urata N, Oka T, Goto D, Suehiro M, Kawamoto H, Yamada G. Correlation between serum cytokeratin-18 and the progression or regression of non-alcoholic fatty liver disease. Ann Hepatol. 2015;14(6):837-44. doi: 10.5604/16652681.1171767
18. Ribeiro PS, Cortez-Pinto H, Solá S, Castro RE, Ramalho RM, Baptista A, Moura MC, Camilo ME, Rodrigues CM. Hepatocyte apoptosis, expression of death receptors, and activation of NF-kappaB in the liver of nonalcoholic and alcoholic steatohepatitis patients. Amer J Gastroenterol. 2004;99(9):1708-17. doi: 10.1111/j.1572-0241.2004.40009.x
19. Guicciardi ME, Gores GJ. Apoptosis as a mechanism for liver disease progression. Semiт Liver Dis. 2010;30(4):402-10. doi: 10.1055/s-0030-1267540
20. Буеверов А.О., Киселева О.Ю., Ивашкин В.Т., Белушкина Н.Н., Москалева Е.Ю., Широкова Е.Н., Маевская М.В. Сравнительная характеристика апоптоза периферических лейкоцитов при вирусных и аутоиммунных заболеваниях печени. Российский журнал гастроэнтерологии, гепатологии, колопроктологии. 2009;(4):41-7 [Bueverov AO, Kiseleva OYu, Ivashkin VT, Belushkina NN, Moskaleva YeYu, Shirokova YeN, Maevskaja MV. Comparative characteristic of apoptosis of peripheral leukocytes at viral and autoimmune liver diseases. Rossiiskii Zhurnal Gastroenterologii, Gepatologii, Koloproktologii = The Russian Journal of Gastroenterology, Hepatology, Coloproctology. 2009;(4):41-7 (In Russ.)].
21. Shi Y. Mechanisms of caspase activation and inhibition during apoptosis. Mol Cell. 2002;9(3):459-70. doi: 10.1016/s1097-2765(02)00482-3
22. Hengartner MO. The biochemistry of apoptosis. Nature. 2000;407(6805):770-6. doi: 10.1038/35037710
23. Jayakumar S, Harrison SA, Loomba R. Noninvasive markers of fibrosis and inflammation in nonalcoholic fatty liver disease. Curr Hepatol Rep. 2016;15(2):86-95. doi: 10.1007/s11901-016-0296-8
________________________________________________
1. Adams LA, Ratziu V. Non-alcoholic fatty liver – perhaps not so benign. J Hepatol. 2015;62(5):1002-4. doi: 10.1016/j.jhep.2015.02.005
2. Liu B, Balkwill A, Reeves G, Beral V; Million Women Study Collaborators. Body mass index and risk of liver cirrhosis in middle aged UK women: prospective study. BMJ. 2010;340:с912. doi: 10.1136/bmj.c912
3. Treatment of liver cirrhosis complications: methodical recommendations for doctors]. Moscow: Litterra; 2011 (In Russ.).
4. Ivashkin VT, Mayevskaya MV, Pavlov ChS, Fedosyina YeA, Bessonova YeN, Pirogova IYu, Garbuzenko DV. Treatment of liver cirrhosis complications: Clinical guidelines of the Russian Scientific Liver Society and Russian gastroenterological association. Rossiiskii Zhurnal Gastroenterologii, Gepatologii, Koloproktologii = The Russian Journal of Gastroenterology, Hepatology, Coloproctology. 2016;26(4):71-102 (In Russ.). doi: 10.22416/1382-4376-2016-4-71-102
5. Dudanova OP, Shipovskaya AA, Kurbatova IV, Larina NA. Nealkogol'naya zhirovaya bolezn' pecheni: patogenez, klinicheskie proyavleniya, metody diagnostiki i lecheniya [Non-alcoholic fatty liver disease: pathogenesis, clinical manifestations, methods of diagnosis and treatment]. Petrozavodsk: Publishing house of PetrSU; 2017 (In Russ.).
6. Kurbatova IV, Dudanova OP. Features of a necrotic and inflammatory process in different forms of nonalcoholic fatty liver disease. Ther Arch. 2017;89(2):52-8 (In Russ.). doi: 10.17116/terarkh201789252-58
7. Brunt EM, Janney CG, Diisceglie AM, Neuschwander-Tetri BA, Bacon BR. Nonalcoholic steatohepatitis: a proposal for grading and staging the histological lesions. Am J Gastroenterol. 1999;94(9):2467-74. doi: 10.1111/j.1572-0241.1999.01377.x
8. Child CG, Turcotte JG. Surgery and portal hypertension. Major Probl Clin Surg. 1964;1:1-85.
9. Pugh RN, Murray-Lyon IM, Dawson JL, Pietroni MC, Williams R. Transection of the oesophagus for bleeding oesophageal varices. Brit J Surg. 1973;60(8):646-9. doi: 10.1002/bjs.1800600817
10. Livak KJ, Schmittgen TD. Analysis of relative gene expression data using Real-Time quantitative PCR and the 2-∆∆CT method. Methods. 2001;25(4):402-8. doi: 10.1006/meth.2001.1262
11. Pinto JP, Dias V, Zoller H, Porto G, Carmo H, Carvalho F, de Sousa M. Hepcidin messenger RNA expression in human lymphocytes. Immunology. 2010;130(2):217-30. doi: 10.1111/j.1365-2567.2009.03226.x
12. Wang F, Xu L, Feng X, Guo D, Tan W, Zhang M. Interleukin-29 modulates proinflammatory cytokine production in synovial inflammation of rheumatoid arthritis. Arthritis Res Ther. 2012;14(5):R228. doi: 10.1186/ar4067
13. Braunersreuther V, Viviani GL, Mach F, Montecucco F. Role of cytokines and chemokines in non-alcoholic fatty liver disease. World J Gastroenterol. 2012;18(8):727-35. doi: 10.3748/wjg.v18.i8.727
14. Neuman MG, Cohen LB, Nanau RM. Biomarkers in nonalcoholic fatty liver disease. Can J Gastroenterol Hepatol. 2014;28(11):607-18. doi: 10.1155/2014/757929
15. Yilmaz Y. Systematic review: caspasecleaved fragments of cytokeratin 18 (the promises and challenges of a biomarker for chronic liver disease. Aliment Pharmacol Ther. 2009;30(11-12):1103-9. doi: 10.1111/j.1365-2036.2009.04148.x
16. Singh S, Allen AM, Wang Z, Prokop LJ, Murad MH, Loomba R. Fibrosis progression in nonalcoholic fatty liver vs nonalcoholic steatohepatitis: a systematic review and meta-analysis of paired-biopsy studies. Clin Gastroenterol Hepatol. 2015;13(4):643-54. doi: 10.1016/j.cgh.2014.04.014
17. Kawanaka M, Nishino K, Nakamura J, Urata N, Oka T, Goto D, Suehiro M, Kawamoto H, Yamada G. Correlation between serum cytokeratin-18 and the progression or regression of non-alcoholic fatty liver disease. Ann Hepatol. 2015;14(6):837-44. doi: 10.5604/16652681.1171767
18. Ribeiro PS, Cortez-Pinto H, Solá S, Castro RE, Ramalho RM, Baptista A, Moura MC, Camilo ME, Rodrigues CM. Hepatocyte apoptosis, expression of death receptors, and activation of NF-kappaB in the liver of nonalcoholic and alcoholic steatohepatitis patients. Amer J Gastroenterol. 2004;99(9):1708-17. doi: 10.1111/j.1572-0241.2004.40009.x
19. Guicciardi ME, Gores GJ. Apoptosis as a mechanism for liver disease progression. Semiт Liver Dis. 2010;30(4):402-10. doi: 10.1055/s-0030-1267540
20. Bueverov AO, Kiseleva OYu, Ivashkin VT, Belushkina NN, Moskaleva YeYu, Shirokova YeN, Maevskaja MV. Comparative characteristic of apoptosis of peripheral leukocytes at viral and autoimmune liver diseases. Rossiiskii Zhurnal Gastroenterologii, Gepatologii, Koloproktologii = The Russian Journal of Gastroenterology, Hepatology, Coloproctology. 2009;(4):41-7 (In Russ.).
21. Shi Y. Mechanisms of caspase activation and inhibition during apoptosis. Mol Cell. 2002;9(3):459-70. doi: 10.1016/s1097-2765(02)00482-3
22. Hengartner MO. The biochemistry of apoptosis. Nature. 2000;407(6805):770-6. doi: 10.1038/35037710
23. Jayakumar S, Harrison SA, Loomba R. Noninvasive markers of fibrosis and inflammation in nonalcoholic fatty liver disease. Curr Hepatol Rep. 2016;15(2):86-95. doi: 10.1007/s11901-016-0296-8
1 Институт биологии ФГБУН «Федеральный исследовательский центр "Карельский научный центр" Российской академии наук», лаборатория генетики, Петрозаводск, Россия;
2 ФГБОУ ВО «Петрозаводский государственный университет», Медицинский институт, кафедра пропедевтики внутренних болезней и гигиены, Петрозаводск, Россия
1 Institute of Biology of the Karelian Research Centre of the Russian Academy of Sciences (IB KarRC RAS), Laboratory for Genetics, Petrozavodsk, Russia;
2 Petrozavodsk State University, Institute of Medicine, Department of Propaedeutics of Internal Diseases and Hygiene, Petrozavodsk, Russia